Question

Почему подводные лодки быстрее плавают под водой (см)?

Почему максимальная скорость подводной лодки в полностью погруженном состоянии всегда выше её максимальной скорости в надводном положении?

Answer 1

Казалось бы, это нонсенс, чтобы подводные лодки плавали быстрее под водой в полностью погруженном состоянии, чем в надводном положении. Ведь к сопротивлению трения воды о корпус дополнительно прибавляется часть корпуса, ранее находившаяся над водой, и рубка. Но посмотрим на подводную лодку в надводном положении:

Конфигурация корпуса, напоминающая торпеду, подчинена требованию обеспечить её максимальную скорость на глубине. У неё тупой нос, кормовая часть заужена со всех сторон и оканчивается гребным винтом. В надводном положении винт едва скрывается под водой, его работа малоэффективна. В то время как при погружении и увеличении плотности среды винт начинает работать в оптимальных условиях.

Вот подводный атомоход движется на крейсерской скорости в надводном положении. За ним остаётся вспененный след, показывающий, что гребной винт по большей части перемешивает воду и воздух.

Кроме этого, перед носом лодки поднимется вал воды, за которым он опускаются в две "вмятины" по бокам. Высота и масса так называемой "носовой волны" свидетельствует о напрасном расходе энергии и, как следствие, потере скорости.

Идеальная конфигурация для надводных кораблей выглядит так: заострённый нос и бульба ниже ватерлинии.

У надводных лайнеров ещё и винт находится в самой нижней части корпуса.

Как становится понятно, надводные и подводные корабли приспособлены для разного типа плавания, те преимущества, которые подлодка обретает на глубине, она теряет на поверхности раздела сред.

Answer 2

Так было не всегда. Изначально подводные лодки были ныряющими, под воду они уходили только для атаки противника, поэтому конструкция их корпуса соответствовала конструкции корпуса надводных кораблей. Ныряющими они были, потому что мощности электрических двигателей подводного хода не хватало для развития большой скорости на большое время. Впервые в годы мировой войны в Германии создали подводные лодки, которые имели двигатели подводного хода большой мощности, это были двигатели внутреннего сгорания, это новшество позволило увеличить скорость подводного хода почти в три раза, до 20 узлов. Конечно, корпус был более обтекаемым и оказывал меньшее сопротивление в подводном положении. Позже появились подлодки с единым двигателем для надводного и подводного хода, им стала ядерная энергетическая установка, такому двигателю не нужен кислород, подводные лодки практически на поверхности не находились. Поэтому конструкция корпуса была разработана для достижения максимальной скорости хода в подводном положении, но в надводном положении сопротивление корпуса значительное, поэтому и скорость надводного хода существенно ниже. В СССР была создана подлодка с максимальной скоростью подводного хода 45 узлов.

Answer 3

Во первых , так было не всегда , достаточно посмотреть ТТХ лодок времён 2 мировой , а до начала применения на подплаве ядерных реакторов в качестве основного источника энергии , именно энерговооруженность современных атомоходов позволяет конструкторам использовать оптимальные гидродинамические формы корпуса для достижения высокой скорости в подводном положении . А в надводном положении эти формы далеки от идеала , но ведь одно из основных назначений подводной лодки , скрытность и действие под водой , надводными качествами приходится жертвовать в угоду этому . А менять геометрию корпуса лодки , как у некоторых реактивных самолётов во время полёта меняется геометрия планера в зависимости от скорости , технически очень сложно и дорого .